(57)【要約】【課題】起動特性等を維持したまま、回路母基板の搭載面積の縮小に臨機に対応することができる圧電デバイスを提供することにある。【解決手段】平板状の絶縁基板に形成された素子接続用電極パッドと圧電振動素子が接続され、該絶縁基板を覆うように矩形状の容器体が配置し、封止部材にて該絶縁基板と該容器体とを接合することによって封止空間を形成した圧電デバイスにおいて、該絶縁基板の外側底面には、第１の外部端子電極が設けられているとともに、該容器体の外側側面には、第２の外部端子電極が設けられていることを特徴とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の絶縁基板の一方の主面には少なくとも素子接続用電極パッドが形成されており、該素子接続用電極パッドに圧電振動素子が、該圧電振動素子の側面を該絶縁基板の一方の主面に対向する形態で電気的且つ機械的に接続保持され、該絶縁基板の一方の主面上に絶縁性の矩形状容器体が、該素子接続用電極パッド及び該圧電振動素子を該容器体の内部空間内に収納した形態で配置され、封止部材にて該絶縁基板の一方の主面辺縁部と該容器体の側壁端面部とを接合し、該内部空間を気密封止して成る圧電デバイスにおいて、
該絶縁基板の他方の主面に、第１の外部接続用端子電極が設けられているとともに、該容器体の外側側壁面のうち少なくとも一面には、第２の外部接続用端子電極が設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
該容器体の側壁端面部の内周側に該第２の外部接続端子電極と電気的に接続している絶縁基板接続用電極パッドが形成されており、該絶縁基板において該容器体が該絶縁基板上に配置された際に該絶縁基板接続用電極パッドが対向する一方の主面上に、該第１の外部接続用端子電極と電気的に接続している容器体接続用電極パッドが形成されており、該絶縁基板接続用電極パッドと該容器体接続用電極パッドとが導電性接合材により電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
該容器体の側壁端面部の外周側に該第２の外部接続端子電極と電気的に接続している絶縁基板接続用電極パッドが形成されており、該絶縁基板において該容器体が該絶縁基板上に配置された際に該絶縁基板接続用電極パッドが対向する一方の主面上に、該第１の外部接続用端子電極と電気的に接続している容器体接続用電極パッドが形成されており、該絶縁基板接続用電極パッドと該容器体接続用電極パッドとが導電性接合材により電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
該封止部材がロウ材から成ることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
該封止部材と該導電性接合材とが同一の金属材料から成ることを特徴とする請求項２乃至請求項３に記載の圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器に用いられる圧電振動子又は圧電発振器等の圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より圧電素板の両主面に電極を形成した圧電振動素子をパッケージ内部に搭載した、例えば、圧電振動子や、圧電振動子と発振回路とを同一のパッケージ内に搭載した圧電発振器、あるいは、特定の周波数帯を分離する圧電フィルタ等の圧電デバイスが、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器に多用されている。そして近年、表面実装に対応した形状の圧電デバイスが開発され、電子機器の小型化に伴って、これらの圧電デバイスも小型化が進められている。
【０００３】
かかる従来の圧電デバイスの一例としては、図６に圧電材として水晶を使用した水晶振動子を示す。水晶振動子のパッケージを構成する容器体２１の凹部空間内底面には、一対の素子接続用電極パッドが設けられている。この素子接続用電極パッド上には、導電性接着材を介して電気的に接続される一対の励振電極を表裏主面に有した水晶振動素子２２が搭載されており、この水晶振動素子２２を囲繞する容器体２１の側壁頂部にはシールリング２３が取着されている。このシールリング２３の上に金属製の蓋体２４を被せ、シーム溶接等でシールリング２３と蓋体２４とを接合することにより、水晶振動素子２２の搭載空間（凹部空間）を気密封止した水晶振動子である。（例えば、下記特許文献１を参照。）
【０００４】
かかる水晶振動子は、容器体２１の下面に設けられる入出力端子並びにグランド端子等の外部端子２５を介して水晶振動素子２２の励振電極間に外部からの変動電圧が印加されると、水晶振動素子２２の特性に応じた所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっており、その共振周波数に基づいて外部の発振回路で所定周波数の基準信号が発振・出力される。このような基準信号は携帯用通信機器等の電子機器におけるクロック信号として利用されることとなる。
【０００５】
前述のような水晶振動子等を含む圧電デバイスについては、以下のような文献が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２７４６４９号公報
【特許文献２】特開２００４−２３６１８３号公報
【０００６】
尚、出願人は、前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに到らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、携帯用通信機器等の多機能化に伴い、機器の回路母基板上に搭載する電子素子の数が多くなっており、更に機器の小型化薄型化が進むにつれ、圧電デバイスの搭載時に与えられる回路母基板の搭載面積も、従来より更に縮小する傾向にある。このことから更なる圧電デバイスの小型化が要求されているが、圧電デバイスを小型化する場合は、要求される搭載面積サイズに対応した容器体や蓋体などのパッケージ部材を新たに設計し直す必要があり、また内部に搭載する圧電振動素子においても、素子の励振特性や等価回路特性等を考慮した上で容器体に収容可能な小型サイズに新たに設計し直す必要があった。
【０００８】
例えば、圧電振動素子の素材として水晶を用いた水晶振動子や水晶発振器の場合は、内部に搭載する圧電振動素子の１つである水晶振動素子のクリスタルインピーダンス（以下ＣＩという）値が素子の小型化により、急激に大きくなる。その影響により水晶振動素子の起動特性などが劣化してしまい、最悪の場合、不発振となる場合もあるという欠点があった。
【０００９】
本発明は上記欠点に鑑みて考案されたものであり、その目的は、振動起動特性等の発振特性を維持したまま、回路母基板における搭載面積の縮小に臨機に対応することができる圧電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の圧電デバイスは、平板状の絶縁基板の一方の主面には少なくとも素子接続用電極パッドが形成されており、この素子接続用電極パッドに圧電振動素子が、圧電振動素子の側面を該絶縁基板の一方の主面に対向する形態で電気的且つ機械的に接続保持され、絶縁基板の一方の主面上に、絶縁性の矩形状容器体が、素子接続用電極パッド及び圧電振動素子を容器体の内部空間内に収納した形態で配置され、封止部材にて絶縁基板の一方の主面辺縁部と該容器体の側壁端面部とを接合し、容器体の内部空間と絶縁基板により形成された閉空間を気密封止して成る圧電デバイスにおいて、上記絶縁基板の他方の主面に、第１の外部接続用端子電極が設けられているとともに、容器体の外側側壁面のうち少なくとも一面には、第２の外部接続用端子電極が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
又、上記容器体の側壁端面部の内周縁側に第２の外部接続端子電極と電気的に接続している絶縁基板接続用電極パッドが形成されており、絶縁基板において、容器体が絶縁基板上に配置された際に絶縁基板接続用電極パッドが対向する一方の主面上に、第１の外部接続用端子電極と電気的に接続している容器体接続用電極パッドが形成されており、この絶縁基板接続用電極パッドと容器体接続用電極パッドとが導電性接合材により電気的に接続されることを特徴とする上記記載の圧電デバイスでもある。
【００１２】
更に、上記容器体の側壁端面部の外周縁側に第２の外部接続端子電極と電気的に接続している絶縁基板接続用電極パッドが形成されており、絶縁基板において容器体が絶縁基板上に配置された際に絶縁基板接続用電極パッドが対向する一方の主面上に、第１の外部接続用端子電極と電気的に接続している容器体接続用電極パッドが形成されており、この絶縁基板接続用電極パッドと容器体接続用電極パッドとが導電性接合材により電気的に接続されることを特徴とする上記記載の圧電デバイスでもある。
【００１３】
更に又、上記封止部材がロウ材から成ることを特徴とする圧電デバイスでもあり、又、封止部材と導電性接合材とが同一の金属材料から成ることを特徴とする圧電デバイスでもある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の圧電デバイスによれば、絶縁基板の他方の主面には、第１の外部接続用端子電極が設けられているとともに、容器体の外側側壁面の少なくとも一面には、第２の外部用接続端子電極が設けられていることにより、第１の外部接続用端子電極又は第２の外部接続用端子電極のどちらかを使用し、外部の回路母基板に圧電デバイスを搭載する際に、ユーザー側で圧電デバイスの搭載面積の縮小が必要な場合には、搭載する際の専有面積が小さい絶縁基板側の第１の外部接続用端子電極を使用する。低背化が必要な場合には、第２の外部接続用端子電極を回路母基板との接続に使用することにより、搭載面積は比較的大きくなるが搭載時の圧電デバイスの高さを低くすることができる。このように１つのパッケージにおける圧電デバイスの搭載形態を適宜選択することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の圧電デバイスによれば、容器体の側壁端面部の外周縁側に第２の外部接続端子電極と電気的に接続している絶縁基板接続用電極パッドが形成されており、絶縁基板において容器体が絶縁基板上に配置された際に絶縁基板接続用電極パッドが対向する一方の主面上に、第１の外部接続用端子電極と電気的に接続している容器体接続用電極パッドが形成されており、この絶縁基板接続用電極パッドと容器体接続用電極パッドとが導電性接合材により電気的に接続されている。これによって、絶縁基板と容器体間を電気的に接続している導電性接合材の接続状態を、外部より目視等によって容易に確認検査することができる。
【００１６】
更に、本発明の圧電デバイスによれば、容器体の側壁端面部の内周縁側に第２の外部接続端子電極と電気的に接続している絶縁基板接続用電極パッドが形成されており、絶縁基板において容器体が絶縁基板上に配置された際に絶縁基板接続用電極パッドが対向する一方の主面上に、第１の外部接続用端子電極と電気的に接続している容器体接続用電極パッドが形成されており、この絶縁基板接続用電極パッドと容器体接続用電極パッドとが導電性接合材により電気的に接続されている。この形態では絶縁基板と容器体間の封止部材が外部に露出するような形態になるため、絶縁基板と容器体間の封止状態を外部から目視等によって容易に確認することができるため、圧電デバイスの気密検査等にかかる作業性が良好となる。
【００１７】
また更に本発明の圧電デバイスによれば、封止部材がロウ材から成ることにより、絶縁基板と容器体との接合強度を高くすることができるため、絶縁基板及び容器体間の熱応力に起因した封止部や接続部の破損等が有効に防止されるようになり、圧電デバイスの生産性、信頼性を向上させることが可能となる。
【００１８】
更にまた本発明の圧電デバイスによれば、封止接合機能を有する封止部材と、導電接合機能を導電性接合材とを、一つの金属材料で兼備することによって、封止部材と導電性接合材とを同一の工程で形成した上、同一の工程で封止接合及び導通接合することができ、圧電デバイスの生産効率を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明における圧電デバイスを、圧電デバイスの一つである水晶振動子の一形態を容器側上方より例示した分解斜視図である。図２は、図１に開示した水晶振動子を絶縁基板側下方より図示した分解斜視図である。図３は、本発明における他の形態（後述する第２の外部接続用接続端子が形成されている容器体３の側壁面が異なる）の水晶振動子の断面図である。図４は図３に記載の点線円Ａ部分を拡大して示した部分断面図である。図５は、本発明における圧電デバイスを、圧電デバイスの一つである水晶振動子の他の形態を容器側上方より例示した分解斜視図である。尚、各図において、本説明に必ずしも必要としない部品又は構造体は図示していない。又、各図を明確にするために一部部品又は構造体を誇張して図示してある。各図に示す水晶振動子は、大略的に、絶縁基板１と、圧電振動素子としての水晶振動素子２と、容器体３とで構成されている。
【００２０】
各図において絶縁基板１は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る絶縁層を複数積層することによって形成されており、その一方の主面には、段差部４が設けられており、その内壁及び絶縁基板１の一方の主面上には、前記水晶振動素子２を搭載する為の素子接続用電極パッド５が形成されている。また、絶縁基板１の一方の主面辺縁部には囲繞する環状の導体パターン６が形成され、絶縁基板１の他方の主面には入力端子、出力端子及びグランド端子を含む複数個の第１の外部端子電極７がそれぞれ所定の位置に設けられている。
【００２１】
かかる絶縁基板１に設けられている一対の素子接続用電極パッド５は、その上面側で後述する水晶振動素子２の励振電極に導電性接着材８を介して電気的に接続され、絶縁基板１内部のビア導体等を介して第１の外部接続用端子電極７のうちの入出力端子（入力端子、出力端子）に電気的に接続される。更に絶縁基板１の一方の主面には、後述する容器体３と電気的及び機械的に接続する為の容器体接続用電極パッド９が導電パターン６の内側に設けられている。一方、前記導体パターン６は、その上面側で容器体３内部に形成されている導電体と封止部材１０を介して電気的に接続され、下面側で絶縁基板１内部のビア導体等を介して絶縁基板１の他方の主面に形成されている第１の外部接続用端子電極７のうちのグランド端子、及び後述する容器体３側面に形成されている第２の外部接続用端子電極１３のうちのグランド端子に電気的に接続されている。
【００２２】
容器体３は、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る絶縁層を複数積層することによって形成されており、その内部には、中央域に矩形状に開口する凹形状の内部空間１１が形成されている。この内部空間１１を囲む容器体３側壁の開口部側端面部には環状の導体パターン１２及び絶縁基板接続用電極パッド１５が形成され、容器体３の一側面には入力端子、出力端子及びグランド端子を含む複数個の第２の外部接続用端子電極１３がそれぞれ設けられている。
【００２３】
尚、上述した第１の外部接続用端子電極７及び第２の外部接続用端子電極１３は、それぞれ水晶振動子を回路母基板（マザーボード）等の外部の電気回路に搭載する際、外部電気回路の回路配線と半田等の導電性接合材を介して電気的に接続される。
【００２４】
水晶振動素子２は、人工水晶体より所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の励振電極を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の励振電極を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で振動を起因する。このような水晶振動素子２は、水晶振動素子２の側面を絶縁基板１の一方の主面に対向する形態で、その両主面に被着されている励振電極と、絶縁基板１の一方の主面上に形成された素子接続用電極パッド５とを導電性接着材８を介して電気的・機械的に接続することによって絶縁基板１に固着搭載される。このような水晶振動素子２を容器体３内の内部空間１１に収容したことにより、その水晶振動子を第１の外部接続用端子電極７を用いて外部の回路母基板に搭載した場合、回路母基板上の専有面積を、第２の外部接続用端子電極を用いて搭載した場合に比べ縮小することができる。
【００２５】
上記導電性接合材８としては、シリコン樹脂やポリイミド樹脂等から成る樹脂材料中にＡｇ等から成る導電性粒子を所定量、添加・混合してなるものが主に使用される。
【００２６】
又、Ａｕ−Ｓｎ等の封止部材１０を導体パターン６上に付着させ、更に容器体接続用電極パッド９上に導電性接合材１４を付着させる。容器体３の側壁端面部に形成された、導電パターン１２と絶縁基板１の一方の主面に形成された封止部材１０が付着した導電パターン６間、及び絶縁基板接続用電極パッド１５と絶縁基板１の一方の主面に形成された導電性接合材１４が付着した容器体接続用電極パッド９間を、リフローによる加熱封止法やレーザ溶接法等により環状に接合することによって、絶縁基板１の一方の主面上に容器体３を取着されている。
【００２７】
尚、図３に開示した水晶振動子では、容器体３の側壁端面部及び絶縁基板１の辺縁部において、絶縁基板１の辺縁部外周側（容器体３の側壁端面部外周側）に導電パターン６（容器体３では導電パターン１２）が形成され、絶縁基板１の辺縁部内周側（容器体３の側壁端面部内周側）に容器体接続用電極パッド９（容器体３では絶縁基板接続用電極パッド１５）が形成され、各々を別途に固着導通する構造としているが、逆に、容器体３の側壁端面部及び絶縁基板１の辺縁部において、絶縁基板１の辺縁部内周側（容器体３の側壁端面部内周側）に導電パターン６（容器体３では導電パターン１２）が形成され、絶縁基板１の辺縁部外周側（容器体３の側壁端面部外周側）に容器体接続用電極パッド９（容器体３では絶縁基板接続用電極パッド１５）が形成され各々を別途に固着導通する構造としても良い。
【００２８】
又は、圧電デバイスの一形態である圧電発振器の場合では、内部空間１１内に発振回路を内蔵する集積回路や電子素子が圧電振動素子と一緒に内蔵されており、それら集積回路等と圧電振動素子とが電気的に接続されている。このとき集積回路等のグランド端子も外部の回路母基板のグランド端子との接続が必要となるため、絶縁基板１や容器体３内を導電体で引き回し、第１の外部接続用端子電極７及び第２の外部接続用端子電極１３に設けられたグランド端子電極に接続する必要がある。
【００２９】
この第２の外部接続用端子電極１３のグランド端子と電気的に接続した絶縁基板接続用電極パッド１１と、集積回路や電子素子のグランド端子や第１の外部接続用端子電極７のグランド端子と電気的に接続した容器接続用電極パッド９とを、固着導通する場合に使用する導電性接合材１４の場合では、この導電性接合材１４を導電パターン６及び１２間を接合する封止部材１０と兼ねた形態で一体の部材で形成しても構わない。
【００３０】
容器体３は、容器体３の内部空間１１と絶縁基板１の一方の主面とで囲まれる密閉領域に水晶振動素子２を収容して気密封止するためのものであり、先に述べた導体パターン６及び１２を介して絶縁基板１の他方の主面及び容器体３の側壁部外面に形成されているグランド端子間は電気的に接続される。
【００３１】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００３２】
上述した実施形態においては、圧電振動素子の材料として水晶を用いたものを例示したが、圧電効果を奏するものであれば、水晶の他に、タンタル酸リチウム、ニオウブ酸リチウムや圧電セラミックを使用しても構わない。
【００３３】
また、上述した実施形態においては、圧電振動素子として水晶振動素子を用いた水晶振動子を例にとって説明したが、これに代えて、圧電振動素子として弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ等の他の圧電振動素子を用いる場合にも本発明は適用可能である。
【００３４】
また、上述した実施形態においては、図５に示すように、絶縁基板の中央部に環状壁部を設けることによって、更に圧電振動素板搭載の際の位置決め精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明における圧電デバイスを、圧電デバイスの一つである水晶振動子の一形態を容器側上方より例示した分解斜視図である。
【図２】図２は、図１に開示した水晶振動子を、絶縁基板側下方より図示した分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明における圧電デバイスを、圧電デバイスの一つである水晶振動子の他の形態（後述する第２の外部接続用接続端子が形成されている容器体３の側壁面が異なる）を図示した断面図である。
【図４】図４は、図３に記載の点線円Ａ部分を拡大して示した部分断面図である。
【図５】図５は、本発明における圧電デバイスを、圧電デバイスの一つである水晶振動子の他の形態を容器側上方より例示した分解斜視図である。
【図６】図６は、従来の水晶振動子の形態を図示した断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・絶縁基板
２・・・水晶振動素子（圧電振動素子）
３・・・容器体
４・・・段差部
５・・・素子接続用電極パッド
６，１２・・・導体パターン
７・・・第１の外部接続用端子電極
８・・・導電性接合材
９・・・容器体接続用電極パッド
１０・・・封止部材
１１・・・内部空間
１３・・・第２の外部接続用端子電極
１４・・・導電性接合材
１５・・・絶縁基板接続用電極パッド
【図１】
2006311186.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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